Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Технологія виробництва полиакрилонитрила - Хімія

Технологія виробництва полиакрилонитрила

Введення

Полімер нітрилу акрилової кислоти (поліакрилонітрил) був вперше отриманий Моро в 1893 р з етіленціангідріна і аміду акрилової кислоти. Потім в 1931 р Карозерс розробив метод отримання латексів з полиакрилонитрила. Пізніше, в 1940 році був запропонований метод сополимеризации акрилонітрилу з бутадієном (нітрильних каучук).

Оскільки поліакрилонітрил не розчиняється у відомих органічних розчинниках, його неможливо було переробляти в волокна. Вперше волокно з полиакрилонитрила отримали з використанням як розчинника диметилформаміду.

Пізніше було встановлено, що поліакрилонітрил розчиняється в концентрованому водному розчині роданида натрію або кальцію. Це мало велике значення для удосконалення технології отримання полиакрилонитрила.

Поліакрилонітрил й сополімери на його основі знайшли широке застосування у виробництві волокон широкого призначення, бутадієн-нітрильного каучуку, ударостійкого полістиролу та інших продуктів [1, С. 132].

1. Структура полиакрилонитрила

Поліакрилонітрил - труднокрісталлізующійся лінійний, карбоцепні полімер білого кольору. Структурна формула:

Методом ЯМР вдалося встановити, що мікроструктура полиакрилонитрила залежить від умов полімеризації акрилонітрилу. У присутності радикальних ініціаторів (наприклад, перекису бензоїлу, окислювально-відновних систем) при 40-80 ° С, а також аніонних каталізаторів (бутиллітію) або під дією випромінювання при -78 ° С утворюється поліакрилонітрил одночасно сіндіо- і ізотактичний структури (1: 1). При отриманні полиакрилонитрила в канальних комплексах (наприклад, в комплексі акрилонітрилу з сечовиною) при -78 ° С і радіаційному ініціюванні частка ізотактичний структури зростає до 75-90%.

Залежно від умов полімеризації акрилонітрилу можуть бути отримані полімери різного молекулярного ваги (20000-350000).

Залежність між молекулярною масою і характеристичної в'язкістю [], яка визначається в диметилформаміді (С = 2-20 м / л) при 20 ° С, виражається рівнянням [] = K * 10-3 * M, в якому К івідповідно попарно рівні: 1 , 75 і 0,66; 2,5 і 0,66; 0,233 і 0,75; 0,166 і 0,81; 0,392 і 0,75; 0,34 і 0,73; 0,317 і 0,746; 0,278 і 0,76. величини цих коефіцієнтів залежать від способу приготування розчину акрилонітрилу [3, С. 354].

Молекулярно-масовий розподіл полиакрилонитрила, відповідне переважному способу обриву ланцюга (рекомбинацией), характеризується кривою з одним максимумом у разі гомогенної полімеризації (при відсутності -модифікує середовища, наприклад, диметилформаміду або роданидов) і кривої з трьома максимумами у випадку гетерофазной полімеризації. Спеціальні види волокон (міцні, термостійкі) формують з полиакрилонитрила, що характеризується вузьким молекулярно-масовим розподілом, т. К. Максимально можлива при витяжці орієнтація зменшується зі збільшенням полідисперсності. Поліакрилонітрил з найбільш вузьким молекулярно-масовим розподілом утворюється при анионной полімеризації акрилонітрилу. При радикальної полімеризації акрилонітрилу в гетерогенних умовах утворюється поліакрилонітрил з найбільш широким молекулярно-масовим розподілом.

Значення стеричного фактора (гнучкості) макромолекули полиакрилонитрила = 2,5-3,2, а довжина сегмента Куна 3,17 нм [5, С. 150].

2. Властивості полиакрилонитрила

2.1 Хімічні

Поліакрилонітрил при нагріванні змінює свій колір, причому цей процес завжди супроводжується втратою розчинності. Передбачається, що зміна забарвлення пов'язане з утворенням азометинових містків між сусідніми макромолекулами, чому сприяє сильне тяжіння, що існує між атомом азоту та рухомим атомом водню, що знаходяться в- становищі:

Стабілізація полиакрилонитрила і його сополімерів може бути проведена додаванням N-алкілоксіацетамідов (N, N-диметил-, N-етил-, N-метил, N, N-діетілоксіацетамідов). При стабілізації вводять 1-20% одного із зазначених сполук. Для створення тепло- і светоустойчивость композиції можна приготувати при використанні стабілізаторів загальної формули R2NCH2СH2CN, наприклад-діметіламінопропіонітріла або-n-бутіламінопропіонітріла [3, C. 354].

Термічний вплив (вище 150 ° С) викликає незворотні зміни в хімічному будову макромолекули полиакрилонитрила, що є результатом послідовної взаємодії груп - CN між собою з утворенням циклічних структур. Ця властивість полиакрилонитрила використовується при виготовленні вуглецевих волокон (волокон спеціального призначення).

Виробництво вуглецевих волокон на основі ПАН волокон включає дві стадії - термостабилизацию і карбонізацію. На стадії термостабілізації ПАН волокна нагрівають приблизно до 180-300 ° С в кислородсодержащей середовищі, при цьому в структурі полімеру протікає додаткова орієнтація. Утворені одночасно поперечні міжмолекулярні зв'язки між ланцюгами дозволяють уникнути піролізу при більш високій температурі. Досить складний хімізм процесу стабілізації в основному включає в себе циклізація нітрильних груп (C = N) і утворення поперечних (міжмолекулярних) зв'язків ланцюгових молекул, що супроводжується дегидрированием і окисними реакціями. У ході цього процесу лінійний полімер набуває сходову структуру [4, С. 30].

Освіта хромофорних сполучених зв'язків - C = N-, що викликає інтенсивне фарбування полиакрилонитрила в оранжево-коричневий і далі в чорний колір, промотуючих нуклеофільнимі реагентами; найбільш ефективні карбонові кислоти, феноли, іміди та менш активні аміди, аліфатичні аміни, спирти, альдегіди і кетони (крім ацетону). В інертному атмосфері таке перетворення протікає гладко і аж до 220 ° С не призводить до руйнування основної полімерного ланцюга.

Нагрівання на повітрі призводить до окислювального дегидрированию з утворенням конденсованих нафтірідінових структур і ускладнюється паралельно протікають процесами термоокислительной деструкції полиакрилонитрила.

Продукти термічного перетворення полиакрилонитрила нерозчинні у звичайних для полиакрилонитрила розчинниках і володіють виключно високою термостійкістю: внесення в полум'я пальника порошок або волокно чорного кольору з термообробленого полиакрилонитрила розпалюються до червоного, але не горять [6, С. 44].

Поліакрилонітрил обмилюється H2SO4конц. (75-95% -ная) на холоду; утворюється пластівчастий продукт білого кольору з молекулярною масою 62% від вихідної, що містить амідні (молярна концентрація до 90%) і імідний ланки:

Цей продукт розчинний у воді і слабких розчинах кислот і лугів, але не розчинний у диметилформаміді. Плівки, отримані з 20% -ного водного розчину цього продукту, прозорі і еластичні, але при висушуванні стають крихкими; при 200 ° С вони сильно темніють і при 250-260 ° С руйнуються, не плавиться.

Нагрівання полиакрилонитрила в процесі розчинення в H2SO4пріводіт до повного зникнення амідних і імідних груп і утворення карбоксильних груп.

При обробці поліакриламіду розчином соди ступінь омилення досягає 30-40%. За деструктивному дії обмилюють агенти можна розташувати в наступний зростаючий ряд: NaOH (1% -ний), НС1, НСООН, Na2CO3, H2SO4, H3PO4. При взаємодії полиакрилонитрила з гідроксиламіном при 50-100 ° С протікає реакція утворення амідоксімних груп з подальшим виділенням аміаку і утворенням груп гідроксамової кислоти:

Для реакції застосовується розчин сірчанокислого гидроксиламина та їдкого натру в кількості, достатній для виділення - 99,2% гидроксиламина. Полімер після реакції містить як групи гідроксамової кислоти, так і не прореагували нітрильних групи. Наявність в полімері груп гідроксамової кислоти сприяє кращому фарбуванню поліакрилонітрильного волокна.

2.2 Фізичні

Поліакрилонітрил на відміну від інших акрилових смол не розчиняється у звичайних розчинниках. Ця особливість пояснюється значними міжмолекулярними силами, що виникають внаслідок полярної природи - С = N-груп. Уявлення про вплив водневих зв'язків в полімерах на їх розчинність в полярних розчинниках і встановлення розчинності полиакрилонитрила в гідротропние розчинниках (наприклад, в концентрованому водному розчині роданистого кальцію), послужили поштовхом до пошуків високополярних розчинників.

Так як група - CN є сильно полярної, то поліакрилонітрил розчиняється тільки в дуже полярних розчинниках, наприклад, в диметилформаміді, диметилацетаміді, етіленкарбонате, диметилсульфоксиде, концентрованих водних розчинах бромистого літію, роданистого натрію або кальцію, суміші ZnCl2 + CaCl2, концентрованих HNO3і H2SO4 (в останньому випадку групи - CN гідролізуються).

Показник розчинності полиакрилонитрила = 30,8 * 10-3 (Дж / м3) 0,5, а води = 46,4 * 10-3 (Дж / м3) 0,5напомнім, що розчинення полімеру в розчиннику відбувається при значеніях4 (Дж / м3) 0,5, т.е.должен бути майже дорівнює, що для води і полиакрилонитрила не спостерігається [4, C. 99].

При нагріванні поліакрилонітрил розчиняється в N-формілпіперідіне (170-180 ° С), ціанацетаміде (165-170 ° С), N-метил-ііанацетаміде (180-190 ° С), етіленціангідріне (165-170 ° С), однак при охолодженні цих розчинів утворюються гелі (відбувається застудневание). Передбачається, що механізм застудневания розчинів полиакрилонитрила полягає в утворенні тривимірної сітки за рахунок виникнення вторинних міжмолекулярних зв'язків. Швидкість застудневания підвищується при збільшенні концентрації розчинів, молекулярної ваги полімеру і кількості введеної води [6, С. 43].

Розчинники здатні зруйнувати міжмолекулярні зв'язки в полімері це диметилформамід та тетраметіленсульфон, динітрилу малонової і бурштинової кислот, суміші, що містять більше 60% етіленкарбоната і води, діметілціанамід, концентровані водні розчини деяких солей, наприклад бромистого літію, роданистого натрію і кальцію, хлористого цинку.

Для зниження розчинності поліакрилонітрил обробляють водним розчином формальдегіду.

Таблиця 1 Властивості полиакрилонитрила

 Властивість Значення

 Щільність, г / см 3 1,14-1,15

 Показник заломлення, n 1,49-1,52

 Температура розм'якшення (з одночасною деструкцією), ° С 220-230

 Питома теплоємність, кДж / (кг * К) [кал / (г * ° С)] 1,51

 Міцність при розтягуванні (для волокна), Мн / м 2 (кгс / мм 2) 600 (60)

 Відносне подовження,% 10-35

 Вологопоглинання відпресованих зразка,% 1-2

 Дипольний момент, до * м (D)

 1,13-10 -4

 Діелектрична проникність при

 50 гц 6,5

 1 Мгц 4,2

 Питомий об'ємний електричний опір, Том * м (Ом * см)

 1 (14 жовтня)

 Тангенс кута діелектричних втрат при

 50 гц 0,11

 1 Мгц 0,03

Для полиакрилонитрила характерні дві температури склування. Перша з них лежить в області від 86 до 96,5 ° C. Залежність її від молекулярної маси добре описується рівнянням Флорі:

де а = (2,8 ± 0,1) * 105; Т = (96,5 ± 1,0) ° С, тобто значення при М. Друга температураpa стеклования становить близько 140 ° С і визначається зрушенням рівноваги дипольного взаємодії нітрильних груп [6, С. 43].

2.3 Термічні

Поліакрилонітрил при нагріванні в атмосфері азоту не зазнає ніяких змін до 200 ° С, але при більш високій температурі відбувається його розм'якшення і поява газоподібних продуктів, головним чином аміаку NH3, і водню Н2. При 270 ° С спостерігається також виділення ціаністого водню HCN. З рідких продуктів розпаду полімеру можна виділити речовини, що містять групи - NH2і - С = N. Також присутні вінілацетонітріл і речовини, що є димерами, тример і тетрамерами акрилонітрилу. Полімер забарвлюється і стає нерозчинним.

Енергія активації термічної деструкції 130 кДж / мол' (31 ккал / мол').

При нагріванні розчинів полиакрилонитрила в диметилформаміді в струмі повітря, кисню або в інертній атмосфері протягом 30-40 годин поліакрилонітрил також забарвлюється в жовтий і далі в темно-коричневий колір; утворюються при цьому пов'язані системи розчинні у диметилформаміді [6, С. 44].

При температурах вище 700 ° С поліакрилонітрил піддається хімічному перетворенню в полімер циклічної структури, що містить зв'язані подвійні зв'язки. Залежно від умов піролізу (вакуум або повітря, водень, азот та аміак під тиском) утворюються продукти з різними властивостями. У ряді випадків може бути отриманий продукт графітової структури, що володіє властивостями напівпровідників (питома електропровідність 10-10- 10-13Мом / см).

При тривалій термічній обробці поліакрилонітрильного волокна або тканини в азоті і на повітрі отриманий термостійкий матеріал, що витримує короткочасний вплив полум'я пальника і зберігає достатню міцність.

3. Виробництво полиакрилонитрила

Акрилонитрил в присутності ініціаторів легко вступає в редакцію полімеризації, що супроводжується виділенням 73,3 кДж / моль тепла.

В якості ініціаторів застосовують пероксиди, азо- і діазосполуки, а також елементоорганіческіе з'єднання [1, С. 132].

Кисень інгібує полімеризацію акрилонітрилу, тому процес проводять в середовищі азоту. Швидкість реакції значно зростає в присутності слідів іонів міді або заліза.

При полімеризації акрилонітрилу використовують також окислювально-відновні системи. Найчастіше застосовують персульфат амонію з тіосульфатом або гідросульфітом натрію, що дозволяє проводити реакцію при більш низьких температурах і отримувати полімер з більш високою молекулярною масою.

У промисловості поліакрилонітрил отримують радикальною полімеризацією акрилонітрилу в гетерогенних або гомогенних умовах. Виробництво полиакрилонитрила може бути здійснене як періодичним, так і безперервним методами.

Безперервний технологічний процес отримання полиакрилонитрила складається зі стадій приготування розчинів, полімеризації акрилонітрилу, демономерізаціі дисперсії і конденсації акрилонітрилу, фільтрації, промивання і сушіння полімеру.

поліакрилонітрил хімічний карбоцепні

Таблиця 2 Норми завантаження компонентів

 Апарат 4

 Персульфат калію, кг 3,0

 Вода обезсолена, м 3 0,44

 Апарат 5

 Метагідросульфіт натрію, кг 0,1

 Вода обезсолена, м 3 0,050

 Апарат 6

 НАК, м 3 / год 0,0224

 Розчин персульфата калію, м 3 / год 0,073

 Розчин метагідросульфіта натрію, м 3 / год 0,0246

Полімеризація проводитися при різних температурах: зона 130-32 ° С, зона 235-37 ° С, зона 325-30 ° С.

Полімеризацію акрилонітрилу проводять в реакторі безперервної дії у водному середовищі в присутності окисно-відновної ініціює системи з персульфата калію і метагідросульфіта натрію. Ступінь перетворення мономера в полімер дорівнює 80-85%.

Малюнок 1 Схема процесу виробництва полиакрилонитрила: 1 - полімеризатор; 2, 6, 7 - напірні ємності; 3 - змішувач; 4, 5 - апарати для розчинення ініціатора; 8 - проміжна ємність; 9 - колона демономерізаціі - 10 - холодильник кожух відрубні; 11 - відстійник; 12 - збірка дисперсії полімеру; 13, 15 - барабанні фільтри; 14 - репульпатор; 16 - сушарка з киплячим шаром

НАК подається з напірної ємності 2 в змішувальний апарат 3. Водні розчини персульфата калію і метагідросульфіта натрію готують в апаратах для розчинення 4, 5, з яких вони самопливом надходять в ємності 6, 7, а потім дозуються в апарат 3.

Отримана дисперсія надходить у проміжну ємність 8, а потім в колону 9 для відділення непрореагировавшего акрилонітрилу (демономерізаціі) шляхом відгону. Демономерізація проводиться при 50-60 ° С і залишковому тиску 6,6-20,0 кПа.

Пари акрилонітрила й води конденсуються в холодильнику 10. Конденсат надходить у відстійник 11, в якому він розділяється на два шари: верхній шар - акрилонитрил, нижній шар - 7% -ний розчин акрилонітрилу у воді.

Дисперсія полімеру, з якої було виділено акрилонитрил, з апарату 9 надходить у збірник 12, звідки періодично насосом подається на вакуум-барабанний фільтр 13 для відділення полімеру від маточного розчину. Полімер з барабана зрізається ножем і потрапляє на транспортний жолоб. Сюди ж одночасно подається вода для змивання полімеру в репульпатор 14. В апараті 14 полімер відмивається від залишків мономера та ініціатора. З репульпатора пульпа подається на вакуум-барабанний фільтр 15. Після фільтрації полімер з вологістю 80% сушать в сушарці з киплячим шаром 16 до вмісту вологи 0,7-1,5% [1, С. 134].

Гетерофазна полімеризація акрилонітрилу характеризується самоускорением (приблизно до ступеня перетворення 20% при 60 ° С), що обумовлено захопленням макрорадикалів, що випадає в осад полімером. Ефективні швидкості росту захоплених макрорадикалів залежать від температури і ступеня екранування активного центру згорнутими ланцюгами, що перешкоджають дифузії акрилонітрила й інших реагентів в тверду фазу.

Особливість гетерофазной полімеризації - збільшення молекулярної маси полиакрилонитрила зі зростанням ступеня перетворення. Цей факт обумовлений захопленням твердою фазою макрорадикалів, які при температурі нижче 60 ° С не гинуть. Гетерофазна полімеризація акрилонітрилу чутлива до перемішування, центрифугированию, так як в цих умовах зростає числі зіткнень глобул і, отже, швидкість обриву ланцюга. Кисень в невеликій кількості сприяє збільшенню швидкості полімеризації внаслідок додаткової освіти перекисів і гідроперекисів акрилонітрилу, службовців ініціаторами. У присутності великої кількості кисню процес інгібується і в межі може перерватися. Тому полімеризацію з перемішуванням проводять в атмосфері інертного газу при охолодженні реактора в ізотермічних умовах.

Швидкість гетерофазной полімеризації акрилонітрилу v визначається сумою швидкостей Rs (у водному розчині акрилонітрилу) і Rg (на глобулах полиакрилонитрила):

де kрі kр- константи швидкостей росту відповідно у водному розчині акрилонітрила й на глобулах полиакрилонитрила; [М] - концентрація акрилонітрилу у водному розчині; [М] АДС- ефективна концентрація акрилонітрилу, адсорбованого на глобулах; [М'р] - концентрація вільних радикалів в розчині; [Р-] - концентрація глобул в реакційній суміші.

Добавки Cu2O, Ni2O, MgO, A12O3, SiO2к рідкому акрилонитрилом при -78 ° C або до твердого акрилонитрилом при -196 ° С сенсибилизируют полімеризацію і підвищують швидкість процесу. Акрилонитрил швидко полімеризується в твердій фазі (ступінь перетворення ~ 100%) у присутності сильно подрібненого каталізатора (метод молекулярних пучків); процес особливо інтенсивний при -160 ° С і -130 ° С (точки фазових переходів); при цьому може мати місце вибухова полімеризація [6, С. 47].

Процес полімеризації акрилонітрилу безперервним методом здійснюється в реакторі з мішалкою, в який безперервно вводять акрилонитрил, водні розчини персульфата амонію, восстановителя-активатора, наприклад бісульфіта або тіосульфату натрію, і з якого безперервно виводять суспензію полімеру.

Радіаційна полімеризація акрилонітрилу під дією-променів (60З) і рентгенівських променів, а також швидких електронів може протікати як по радикальному, так і по аніоном механізму в залежності від температури реакційного середовища (рідка або тверда фаза).

У рідкій фазі акрилонітрилу полимеризуется з самоускорением через радіолізу утворюється поли акрилонітрилу і, отже, підвищеного виходу радикалів. Швидкість (і) такого процесу (у масі) при обриві ланцюга рекомбинацией визначається виразом:

v = k * I0,8,

де до - константа швидкості росту; I - потужність дози (17,2-430 мка / кг, або 4-100 р / хв). Енергії активації в інтервалі температур від -83 (т. Пл.) До -116 ° С (тверда фаза), від -83 до 0СС (рідка фаза) і від 20 до 50 ° С рівні відповідно 0; 12,6 і 62,8 кДж / моль (0; 3 і 15 ккал / моль). При впливі-променів спостерігається пост-ефект.

Виробництво полиакрилонитрила може здійснюватися у водних розчинах мінеральних солей - гомогенна полімеризація.

Гомогенну полімеризацію акрилонітрилу можна проводити у водних розчинах солей NaCNS, Ca (CNS) 2, ZnCl2 + CaCl2ілі MgCl2, Mg (ClО4) 2. Гомогенна полімеризація акрилонітрилу в органічних розчинниках (диметилформамід, диметилацетамід) у присутності динітрилу азодіізомасляной кислоти можлива лише при високих концентраціях мономеру в розчині до 25% [5, С. 46].

Швидкість гомогенної полімеризації акрилонітрилу визначається виразом:

де kи, kp, k0- константи швидкості відповідно ініціювання, росту і обриву; [I] - концентрація ініціатора (або потужність дози радіації); [М] -, концентрація мономера.

Процес проводять безперервним способом в апараті, обладнаному мішалкою, системою обігріву та охолодження, при 79-80,5 ° С і атмосферному тиску. У реактор, що містить 50,5% -ний водний розчин роданида натрію, вводять суміш 92% акрилонітрилу, 6% метилакрилату, 1% ітаконовою кислоти, 0,1% ініціатора - динітрилу азобісізомасляной кислоти та інші добавки, що сприяють регулюванню росту ланцюга. Реакційна суміш безперервно подається в апарат знизу, а розчин полімеру відводиться зверху. Тривалість полімеризації 1-1,5 ч. Конверсія мономера становить близько 78% [1, С. 135].

При отриманні полиакрилонитрила в середовищі органічного розчинника (лаковий метод) полімеризації протікає в умовах, при яких мономер і утворюється полімер знаходяться в розчині. Як розчинники застосовують диметилформамід (у більшості випадків), диметилацетамід, -пірролідон і етіленкарбонат. Ініціатором зазвичай служить окислювально-відновна система, що складається з гідропероксиду кумолу і триетаноламіну. Наявність в полімері групи - CN, понижувальної електронну щільність подвійний зв'язку, сприяє каталітичної полімеризації акрилонітрилу по аніоном механізму.

Технологічний режим і апаратурне оформлення процесу мало відрізняються від таких при полімеризації акрилонітрилу у водному розчині солей.

Поліакрилонітрил виходить у вигляді лаку, який використовують як прядильного розчину для одержання волокна. При необхідності з полиакрилонитрила можна виділити твердий порошкоподібний полімер.

Полімеризація акрилонітрилу в масі, або у блоці, має обмежене застосування в промисловості і використовується головним чином для отримання кополімерів акрилонітрилу з іншими мономерами. В результаті блокової полімеризації поліакрилонітрил виходить у вигляді твердого порошку [1, С. 135].

4. Застосування полиакрилонитрила

Найбільш широко поліакрилонітрил застосовується для виготовлення волокна різного призначення. Для цієї мети готуються розчини полиакрилонитрила. Формування волокон здійснюється по мокрому або сухому способу.

Малюнок 2. Електронно-мікроскопічне зображення бобовидную зрізу вуглецевого волокна, отриманого з ПАН волокна

При мокрому способі прядіння придатні 15-20% розчини полімеру в диметилформаміді. При 20 ° С вони володіють високою в'язкістю, тому подача їх у фільєри проводиться під тиском. З фильер прядильний розчин надходить у ванни, в яких осаджуючий розчин разом з допоміжними добавками нагрівається до 60-90 ° С. Як осадителей використовується вода з добавкою диметилформаміду, суміш гексантріола з диметилформамід (75:25) та ін. Сформована нитка витягується в 8-12 разів при 100-130 ° С, потім проходить віджимні вали, гарячі прядильні диски і піддається термофіксації.

При сухому способі формування волокна розчин полиакрилонитрила продавлюється через фільєри в шахту назустріч току гарячого повітря. Після виходу з прядильної шахти волокно містить 12-40% диметилформаміду; його фізико-механічні властивості невисокі. Для поліпшення властивостей волокно піддають витяжці, але попередньо відмивають надлишок розчинника гарячою водою (90-100 ° С).

Поліакрилонітрильне волокно за своїми властивостями нагадує шерсть і може бути забарвлене різними барвниками. Якщо йому повідомити основні властивості, то окрашиваемость поліпшується. Для цього виготовляють сополімери акрилонітрилу, що містять невеликі кількості вінілпіридину, N-бензілакріламіда та інших азотовмісних ненасичених сполук. Обробка їх аміаком або амінами (найкраще гексаметилендиамина) дає можливість отримати матеріали з невеликим вмістом основних груп. Поліакрилонітрильне волокно має такі властивості [3, С. 356]:

Таблиця 3. Властивості поліакрилонітрильного волокна

 Властивість Величина

 Щільність, г / см 3 1,17

 Межа міцності при розтягуванні, г / де?е 3-4

 Відносне подовження,% 8-35

 Відносна міцність у вологому стані,% 90-98

 Гігроскопічність (при 20 ° С і 60% відносної вологості),% 1,0

 Водопоглинання,% 1-2

 Температура плавлення, ° С 250

 Стійкість:

 -до кислотам Дуже хороша

 -щелочам Помірна

 -органіческім розчинників Дуже хороша

Спеціальні ПАН волокна, які зазвичай використовуються для виробництва вуглецевого волокна, мають круглу форму поперечного зрізу, діаметр до 15 мкм, площа поперечного перерізу до 180 мкм2і низьку лінійну щільність - до 0,17 текс. Комерційне текстильне ПАН волокно мало бобовидную форму поперечного перерізу, площа перетину 530 мкм2, лінійну щільність 0,56 текс, міцність при розтягуванні 226 МПа і відносне подовження при розриві 43,9% [4, С. 33].

Поліакрилонітрильне волокно використовується для виготовлення виробів широкого споживання, технічних тканин (фільтри, повсть, спеціальні сукна), брезентів, транспортних стрічок, рибальських сіток в якості наповнювача шаруватих пластиків.

Висновок

Поліакрилонітрил являє собою лінійний карбоцепні полімер містить сильно полярну групу - СN, що більшою мірою визначає його властивості. Цей полімер дуже примхливий у виборі розчинника, що необхідно враховувати як при його синтезі, так і при переробці.

Поліакрилонітрил - хороше сировину для отримання термостійких матеріалів, вплив підвищених температур дозволяє модифікувати його властивості. Він добре сополимеризуется з великим числом мономерів, а отримані сополімери є затребуваними промисловими продуктами (лаки, клеї, АБС пластик)

Волокна, отримані з полиакрилонитрила, володіють широким спектром властивостей. Зокрема, на основі полиакрилонитрила виробляють термостійкі вуглецеві волокна.

З моменту відкриття полиакрилонитрила пройшло більше ста років, але він продовжує залишатися затребуваним і займає не останнє місце серед промислових полімерів. Проводяться дослідження зі створення все нових і нових матеріалів на його основі.

Список літератури

1. Коршак В.В. Технологія пластичних мас / В.В. Коршак; під ред. В.В. Коршака. - 3-е изд., Перераб. і доп. - М .: Хімія, 1985. -560 с.

2. Лебедєв, М.М. Хімія і технологія основного органічного та нафтохімічного синтезу / М.М. Лебедєв. - 3-е изд., Перераб. - М .: Хімія, 1975. -736 с.

3. Миколаїв А.Ф. Синтетичні полімери та пластичні маси на їх основі / А.Ф. Миколаїв. - 2-е вид., Доп.-Л .: Хімія, 1966. -768 с.

4. Процес виготовлення вуглецевих волокон на основі комерційних поліакрилонітрильних волокон мокрого формування / R. Eslami Farsani і [ін.] // Хімічні волокна. - 2006. - №5. - С. 30-33.

5. Семчик Ю.Д. Високомолекулярні сполуки: підручник для вузів / Ю.Д. Семчик. - М .: Академія, 2003. - 368 с.

6. Енциклопедія полімерів: енциклопедія. У 3 т. Т. 1. А-К. - М .: Радянська енциклопедія, 1972. -1224 с.
Методи управління конфліктними ситуаціями в організації
Введення З ходом сучасного науково-технічного і соціального прогресу, з його суперечними, соціальними та соціально-психологічними тенденціями та наслідками нерозривно пов'язані багато гострих проблем соціально-психологічного клімату колективу. Однак клімат це не тільки проблема сьогоднішніх

Управління інтелектуальним капіталом підприємства
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД Київський національний економічний університет імені В. Гетьмана Кафедра стратегії підприємств Управління інтелектуальним капіталом підприємства Київ - 2009 ЗМІСТ Вступ Розділ 1. Поняття та структура інтелектуального

Корпоративна культура
Введення Корпоративна культура займає все більше простору в картині сучасного бізнесу. Але точно визначити її зміст і межі - справа непроста. Люди, відповідальні за розробку і впровадження корпоративної культури, часто мають про неї обмежене уявлення. Незаперечно, що корпоративна культура -

Економічна ефективність збуту продукції ВАТ "Кіровського холодокомбінату"
МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ ФГТУ ВПО "Вятському ДЕРЖАВНА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКА АКАДЕМІЯ" КАФЕДРА ЕКОНОМІКИ РЕФЕРАТ ПО ЕКОНОМІЦІ організації (підприємства) Тема: "Економічна ефективність збуту продукції ВАТ Кіровського холодокомбінату" Виконала:

Проектування трудового процесу
Анотація У курсовому проекті на тему «Проектування трудового процесу» проводиться аналіз трудового процесу токаря V розряду, а також наводяться основні напрямки по поліпшенню і вдосконаленню нормування праці на ВАТ «Газпром». Безпосередньою завданням аналізу є: дослідження витрат робочого

Служба зайнятості Росії
Зміст Введення 1. Структура служби зайнятості 2. Державне фінансування служб зайнятості 3. Основні напрямки діяльності служби зайнятості Висновок Список використаної літератури Введення Керуючий вплив на сферу зайнятості і ринок праці надають три основних суб'єкта: держава (насамперед через

Методи дослідження в економіці. Економічна ефективність концентрації виробництва. Виробничі кадри і їх класифікація
Зміст 1. Предмети і задачі науки «Економіка підприємств» 2. Методи дослідження в економіці 3. Суть, форми і показники концентрації виробництва 4. Економічна ефективність концентрації 5. Спеціалізація, її напрями, форми і показники 6. Труд, його мотивація і економічні інтереси. 7. Виробничі

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати